211service.com
Návrat lamarckovské evoluce?
Podle dvou nových studií se účinky prostředí zvířete během dospívání mohou přenést na budoucí potomky. Pokud to lze aplikovat na lidi, výzkum provedený na hlodavcích naznačuje, že dopad výchovy v dětství i raného zneužívání by mohl trvat celé generace. Zjištění poskytují podporu pro 200 let starou evoluční teorii, která byla z velké části zamítnuta: Lamarckovská evoluce, která uvádí, že získané vlastnosti lze předat potomkům.
Umlčování DNA: Přidání methylových skupin na specifická místa v genomu může změnit expresi označených genů. Proces, známý jako metylace DNA, je jedním z mechanismů epigenetické změny, dědičné změny, která nemění sekvenci samotné DNA. Na tomto obrázku barevné pruhy představují báze, které tvoří řetězec DNA, zatímco zelené kruhy představují methylaci.
Výsledky jsou extrémně překvapivé a neočekávané, říká Li-Huei Tsai, neurovědec z MIT, který se na výzkumu nepodílel. Jedna ze studií skutečně zjistila, že posílení schopnosti mozku přepojit se a odpovídající zlepšení paměti lze přenést dál. Tato studie je pravděpodobně první studií, která ukazuje, že existují transgenerační účinky nejen na chování, ale i na plasticitu mozku.
V posledních letech vědci zjistili, že epigenetické změny – dědičné změny, které nemění samotnou sekvenci DNA – hrají hlavní roli ve vývoji a umožňují geneticky identickým buňkám vyvinout různé vlastnosti; epigenetické změny hrají roli i u rakoviny a dalších onemocnění. (Definice epigenetiky je poněkud proměnlivá, někteří vědci omezují tento termín na specifické molekulární mechanismy, které mění expresi genů.) Většina epigenetických studií byla omezena na buněčný kontext nebo se zabývala epigenetickými účinky léků nebo stravy in utero. . Tyto dvě nové studie jsou jedinečné v tom, že změna prostředí, která spouští účinek – obohacení nebo časné zneužívání – nastává před těhotenstvím. Dejte matkám chemikálie a může to ovlivnit potomky a další generaci, říká Larry Feig , neurologa z Tufts University School of Medicine v Bostonu, který dohlížel na část výzkumu. V tomto případě ke [změně prostředí] došlo mnohem dříve, než byly myši dokonce plodné.
Ve Feigově studii byly myši geneticky upravené tak, aby měly problémy s pamětí, chovány v obohaceném prostředí – s hračkami, cvičením a sociální interakcí – po dobu dvou týdnů během dospívání. Paměť zvířat se zlepšila – nepřekvapivé zjištění, vzhledem k tomu, že již dříve bylo prokázáno, že obohacení zvyšuje funkci mozku. Myši byly poté vráceny do normálních podmínek, kde vyrůstaly a měly potomky. Tato další generace myší měla také lepší paměť, přestože měla genetickou vadu a nikdy nebyla vystavena obohacenému prostředí.
Vědci také zkoumali molekulární korelát paměti nazývaný dlouhodobá potenciace neboli LTP, mechanismus, který posiluje spojení mezi neurony. Obohacení prostředí opravilo chybný LTP u myší s genetickým defektem; fixovaný LTP byl poté předán jejich potomkům. Zjištění byla pravdivá, i když byla mláďata odchována myší s nedostatkem paměti, které nikdy neměly výhody hraček a sociální interakce. Když se podíváte na potomky, stále mají defekt v proteinu, ale také mají normální LTP, říká Feig. Zjištění byla dnes zveřejněna v Journal of Neuroscience .
Pokud lze zjištění předat lidem, znamená to, že vzdělání dívek je důležité nejen pro jejich generaci, ale i pro tu příští, říká Moše Szyf z McGill University v Montrealu, který se na výzkumu nepodílel.
Ve druhé studii vědci zjistili, že krysy chované vystresovanými matkami, které zanedbávaly a fyzicky týraly své potomky, vykazovaly specifické epigenetické modifikace ve své DNA. Z týraných myší vyrostly chudé matky a zdálo se, že tyto změny přenášejí na své potomky.
Předchozí výzkum ukázal, že špatné mateřství krys může být přenášeno tímto druhem modifikace DNA – ale předpokládá se, že tyto změny jsou vyvolány specificky mateřským chováním. V nové studii vědci také nechali zdravé matky vychovávat potomky matek ve stresu a zjistili, že problémy byly vyřešeny jen částečně. To naznačuje, že změny nebyly způsobeny jejich neonatální zkušeností, říká David Sweatt , neurovědec z University of Alabama v Birminghamu, který na studii dohlížel. Bylo to něco, co tu bylo už když se narodili. Výzkum byl zveřejněn online minulý měsíc Biologická psychiatrie .
Výsledky obou studií budou pravděpodobně kontroverzní a možná vzkřísí staletou debatu. Je to velmi provokativní, říká Lisa Monteggia , neurolog z University of Texas Southwestern Medical Center v Dallasu. Vrací se ke dvěma myšlenkovým proudům: Lamarck versus Darwin.
Na rozdíl od přirozeného výběru, ve kterém organismy, které se narodily dobře přizpůsobené svému prostředí, přežívají a rozmnožují se a předávají tyto úspěšné vlastnosti, lamarckovská evoluce naznačuje, že zvířata si mohou během svého života vyvinout adaptivní vlastnosti, jako je lepší paměť, a předávat je dál. vlastnosti jejich potomků. Tato druhá teorie byla z velké části opuštěna, protože se ujal Darwinovy a později Mendelovy teorie. Ale koncept lamarckovské dědičnosti se v posledních letech vrátil, protože vědci se dozvěděli více o epigenetice.
Nechtěl jsem přijít s nálezy, které podporují neo-Lamarckovu dědičnost, říká Sweatt. Ale výzkum nyní činí věrohodnějším, že tyto věci mohou být skutečné a mohou být založeny na molekulárních mechanismech.
Feig na druhé straně tvrdí, že zatímco nálezy jsou lamarckovským druhem fenoménu, stále jsou darwinovské, protože změny netrvají věčně. Ve Feigově studii potomci obohacených myší ztratili své paměťové výhody po několika měsících.
Sweatt a další říkají, že tento typ dědictví může být ve skutečnosti mnohem běžnější, než se očekávalo. Zdokonalující se technologie nyní poskytují širší pohled na epigenetické změny spojené s prostředím a chováním. Vědci začínají používat mikročipy DNA, které se v posledních několika letech široce využívaly v genetických studiích nemocí, aby se podívali na jeden konkrétní typ změny, známý jako metylace DNA. Změny, které vidíme, nejsou omezeny na malý počet genů, říká Szyf, který tuto technologii používá ke studiu epigenetiky a rakoviny. Vymění se celé obvody.
Ke studiu metylace DNA lze také využít sekvenování DNA, jehož cena rychle klesá. Ale epigenetické studie vyžadují velkoobjemové sekvenování, které bylo neúměrně drahé. Na rozdíl od genomu je každý epigenom odlišný v různých typech buněk, říká Sweatt. Projekt lidského epigenomu by byl ekvivalentem 250 lidských genomů, protože v těle je nejméně 250 typů buněk. Levné sekvenování může brzy umožnit tento typ studie, říká.
Skutečný mechanismus, který je základem těchto vzorců dědičnosti, je pro vědce poněkud záhadný. Feig teoretizuje, že obohacení životního prostředí spouští dlouhotrvající hormonální změnu: když zvíře otěhotní, hormon by nějakým způsobem upravil DNA plodu, což nakonec způsobilo zlepšení paměti a LTP jako adolescenta. Nicméně, on varuje, neexistují žádné přímé důkazy o tom, a žádný konkrétní důkaz, že chování je přenášeno prostřednictvím epigenetických mechanismů.